不同密度对玉米马铃薯套种产量和效益的影响

王星醒，景玉川，王 毅，韩启亮，张浩楠，王建雄

（山西农业大学玉米研究所，山西 忻州 034000）

晋西北地处山西高原西北边缘，生态环境复杂，昼夜温差大[1]。改革开放以来，通过国家对该地区农业新政策的实施和科技部门对新品种、新技术的推广应用，当地农民的思想观念和农作物的种植结构发生了很大变化，农作物单产获得了较大幅度的提升。但随着人口数量总趋势的增大，耕地面积的缩小，导致人均耕地面积减少，为保证种植效率，确保农民增产增收，还需要不断提高土地利用率和农作物复种指数，来增加土地单产和产值。

玉米、马铃薯套种是一种利用作物间互利关系和光照、温度、水、肥等资源，通过提高土地时空利用率，充分发挥土地生产率，从而既提高单位面积粮食产量，增加经济效益，又增加了农产品种类，优化种植业结构的栽培措施[2，3]。五寨县属于晋西北高寒冷凉区域，海拔高、气温低，耕作制度单一，玉米、马铃薯是当地重要的粮食作物和经济作物。为转变传统种植观念，因地制宜变换种植模式，山西农业大学玉米研究所五寨试验站科研人员于2019 年、2020 年在五寨县进行了高寒区玉米、马铃薯带型密度套种试验，目的是研究在不同套种密度下对玉米、马铃薯产量和效益的影响，选出适合当地推广的玉米、马铃薯套种密度和栽培技术措施。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于山西省五寨县前所村，该地区属于晋西北丘陵地的平川区，海拔1 398.8 m，年均降水量478.5 mm，主要集中于7 月—9 月，日平均气温4.9℃，年日照时数2 872 h，冬季长而寒冷，夏季短而无酷暑，属亚寒带大陆性气候，无霜期110～130 d[4]。

试验田土质疏松，透气性好，播种前经土壤养分测试，土壤有机质22.1 g/kg，全氮0.62 g/kg，有效磷18.29 mg/kg，速效钾210.9 mg/kg，属中等地力。

1.2 试验材料

马铃薯选用早熟品种希森6号，生育期90 d，玉米品种选用并单16 号，生育期116 d。试验田在播种前统一施农家肥（鸡粪）300 kg/0.067 hm2、脲甲醛控释复合肥50 kg/0.067 hm2（N 26%，P2O510%，K2O 12%），其余同大田，收获时按小区全部收获计产。

1.3 试验设计

试验小区面积40 m2（小区宽4 m，长10 m），3 次重复，随机区组排列，玉米覆膜播种，马铃薯起垄人工点播，严格按试验方案种植（见表1），试验共设5 个处理，处理代号：D1、D2、D3、D4、D5；D1、D2、D3为带型套种模式，玉米、马铃薯双行套双行2 m为一带，每小区种植2带，即每小区玉米共种植4行，马铃薯共种植4 行，设3 种密度；D4、D5为玉米、马铃薯单作，作为套种模式对照，密度参照大田，即玉米4 500 株/0.067 hm2，马铃薯3 300 株/0.067 hm2，玉米单作每小区种植8 行，马铃薯单作每小区种植8行，小区周围设2 m保护行，小区间设0.5 m走道。

表1 试验方案Tab.1 Test scheme

1.4 数据处理

数据分析用DPSv 7.05和Excel 2007软件。

2 结果分析

2.1 产量结果分析

根据试验产量结果数据，对D1、D2、D3不同密度套种模式处理的产量结果和D4、D5玉米、马铃薯单作处理的产量结果进行对比及方差分析，分析在不同密度套种模式下对玉米、马铃薯产量的影响。

通过对比试验产量结果数据（见表2、表3），D1处理下玉米折单产1 063.0 kg/0.067 hm2较D4处理单种玉米折单产838.8 kg/0.067 hm2，增产26.7%；马铃薯折单产2 114.9 kg/0.067 hm2，较D5处理单种马铃薯折单产2 102.7 kg/0.067 hm2，增产0.6%；D2处理下，玉米折单产867.1 kg/0.067 hm2，较D4处理单种玉米折单产838.8 kg/0.067 hm2，增产3.4%，马铃薯折单产2 073.8 kg/0.067 hm2，较D5处理单种马铃薯折单产2 102.7 kg/0.067 hm2，减产1.4%；D3处理下，玉米折单产740.4 kg/0.067 hm2，较D4处理单种玉米折单产838.8 kg/0.067 hm2，减产11.7%，马铃薯折单产2 071 kg/0.067 hm2，较D5处理单种马铃薯折单产2 102.7 kg/0.067 hm2，减产1.5%。

表2 2019年、2020年小区产量Tab.2 The output of the plot in 2019 and 2020

表3 小区年平均产量、产值Tab.3 The average annual output and output value of the plot

根据表3中小区平均产量数据分别计算不同处理下的土地当量比（LER），D1处理下LER=1.11，D2处理下LER=1.0，D3处理下LER=0.93；套种增产率在D1处理下为11%，D2处理下为0，D3处理下为-7%；计算结果表明，在D1处理下套种增产率为11.1%。

通过对D1、D2、D33 个处理的玉米、马铃薯产量分别进行方差分析（见表4、表5），在不同密度套种模式下，D1处理的玉米、马铃薯产量差异达极显著标准，D2、D3处理玉米、马铃薯产量未达到极显著标准。

表4 D1、D2、D3方差玉米产量分析结果Tab.4 Analysis results of variance of D1,D2 and D3 maize yield

表5 D1、D2、D3马铃薯产量方差分析结果Tab.5 Results of variance analysis of potato yield D1,D2 and D3

通过对考种数据分析，在D1处理下玉米达到显著增产，增产的主要原因是通过增加种植密度减少占地面积，发挥玉米株高优势和边行效应，充分利用生长空间，提高光合利用率，使玉米穗长平均增加1.5 cm，百粒质量平均增加3.1 g。马铃薯由于行距增加，通风透光好，因此套种产量较马铃薯单作产量没有较大差异；D2处理下，玉米产量较单作玉米产量增加，马铃薯略有减产但不明显，该处理之所以没有达到显著标准，与处理所采用的株、行距不同有很大关系；D3处理下种植密度很难实现玉米、马铃薯增产、增收。

2.2 效益分析

按照当地种植成本计算种子、肥料、地膜、人工投入，玉米330 元/0.067 hm2，马铃薯600 元/0.067 hm2。玉米产值按照2019 年、2020 年市场平均收购价2.2 元/kg 计算；在不同处理下，马铃薯商品薯率差异不显著，计算时取2年考种数据平均值：商品薯率为85%，价格按市场平均收购价1 元/kg计算，小薯率为15%，价格按市场平均收购价0.4元/kg计算。

根据小区产值结果（见表3），D1处理净产值1 599.1 元/0.067 hm2，较D4处理净产值1 515.8 元/0.067 hm2提高5.5%，较D5处理净产值1 213.5元/0.067 hm2提高31.8%；D2处理净产值1 417.4 元/0.067 hm2，较D4处理净产值1 515.8 元/0.067 hm2降低6.5%，较D5处理净产值1 213.5 元/0.067 hm2提高16.8%；D3处理净产值1 290.6元/0.067 hm2较D4处理单种玉米净产值1 515.8 元/0.067 hm2降低14.9%，较D5单种马铃薯净产值1 213.5元/0.067 hm2提高6.4%。

根据小区年平均产量结果计算小区年平均产值（见表6），然后进行多重比较，得出小区年平均产值多重比较结果（见表7），根据表5 分析结果，D1处理产值较其他处理达极显著标准，D2、D3处理产值较其他处理不显著。

表6 小区平均产量及产值Tab.6 Plot annual average output and output value

表7 小区年平均产值多重比较结果Tab.7 The result of multiple comparison of the average annual output value of the residential area

3 结论与讨论

晋西北高寒山区日照充足，降雨量偏少，主要集中于每年的7 月—9 月，正常年份能够满足马铃薯、玉米的生长所需。玉米喜高温，覆膜后生育期间≥10℃有效积温可增加250℃～300℃，播种期可提前15～20 d，马铃薯耐低温且喜阴，前期生长快，与玉米套种后可正常生长发育。马铃薯、玉米套种较马铃薯单作和玉米单作可充分提高对光照、积温、降雨的利用率。张鹏[15]、周旭[16]晴研究表明，马铃薯套种玉米可延长作物共生期，提高作物光能利用率；王平义[17]研究表明马铃薯与玉米在二套二模式下经济效益最高，这与本试验研究结果一致。

本次试验结果表明，马铃薯玉米套种宜选择丰产性好、抗病性强的早熟品种，玉米宜选择早熟、耐密低秆品种，为充分发挥套种优势，种植时宜选择南北行向为最佳。宋红军[18]、张炯[19]、王江俊[20]等研究认为对于马铃薯玉米套种，马铃薯品种尽量选择抗逆、早熟、抗病品种，玉米根据当地气候土壤条件选择适宜的早熟或中晚熟品种，这与本试验研究结果基本一致。

玉米覆膜后可以与马铃薯同期播种，但玉米出苗期比马铃薯早20 d 左右，所以在苗期利于玉米的生长发育，而马铃薯喜冷凉，在出苗期时也处于适宜生长环境下，经过增加马铃薯行距后，不会对马铃薯的生长发育造成影响。马铃薯的开花期也是块茎形成期，高温会影响马铃薯块茎的形成，在套种模式下由于玉米株高是马铃薯株高的2～3 倍，可为马铃薯起到遮阴、降温的效果，同时马铃薯的茎叶覆盖地面，还可减少田间水分蒸发量，确保玉米正常发育水分需求。

本次试验研究结果表明，选用玉米、马铃薯双行套双行2 m 带型模式，玉米密度在4 800 株/0.067 hm2、马铃薯密度在3 700 株/0.067 hm2时，单位面积产量最高，效益最好；玉米密度在4 500 株/0.067 hm2、马铃薯密度在3 500 株/0.067 hm2时，单位面积产量及效益不佳；玉米密度在4 200株/0.067 hm2、马铃薯密度在3 300株/0.067 hm2时，单位面积产量及效益最差。